JP2758224B2 - Optical storage device - Google Patents

Optical storage device

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JP2758224B2
JP2758224B2 JP21504789A JP21504789A JP2758224B2 JP 2758224 B2 JP2758224 B2 JP 2758224B2 JP 21504789 A JP21504789 A JP 21504789A JP 21504789 A JP21504789 A JP 21504789A JP 2758224 B2 JP2758224 B2 JP 2758224B2
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、光を利用した極めて高速なアクセスが可能
な光記憶装置に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical storage device capable of extremely high-speed access using light.

<従来の技術> 従来、光記憶装置としては、写真技術に立脚したマイ
クロフィッシュ技術のように情報を直接記録する方式、
あるいはフーリエ変換像である回折像をホログラムの形
で記憶する方式など、各種の方式の装置が提案されてい
る。その中で通信や情報処理用の装置として特に注目さ
れるものとしては、記憶及び読みだし(再生)にレーザ
ビームを用いる光ディスク装置がある。この種の装置と
しては、CD(コンパクトディスク)あるいはレーザディ
スクのように民生用の装置として広く普及している装置
から、大型計算機の大容量記憶媒体として開発段階にあ
る装置まで種々のものがある。その基本動作原理は、 1)円盤上の特定箇所にレーザ光を照射することによっ
て光損傷,光構造変化,磁気的転移などにより周囲と反
射率が違うスポットを生じせしめ、これを情報とする。
スポットの有無,スポットの密度などとして情報の蓄積
が可能となる。
<Prior Art> Conventionally, as an optical storage device, a method of directly recording information like a microfish technology based on photographic technology,
Alternatively, various types of apparatuses have been proposed, such as a method of storing a diffraction image as a Fourier transform image in the form of a hologram. Among them, an optical disk device that uses a laser beam for storage and reading (reproduction) is particularly noted as a device for communication and information processing. Examples of this type of device include a device widely used as a consumer device such as a CD (compact disk) or a laser disk, and a device being developed as a large-capacity storage medium for a large computer. . The basic operation principle is as follows: 1) Irradiating a laser beam to a specific portion on a disk causes a spot having a reflectance different from that of the surroundings due to optical damage, optical structural change, magnetic transition, and the like, and this is used as information.
Information can be stored as spots, spot densities, and the like.

2)スポットのある(あるいはあるべき)位置にレーザ
光を照射し反射波の強度変化により情報の検出、すなわ
ち読み出し動作を行う。
2) A laser beam is irradiated to a position where a spot is (or should be), and information detection, that is, a read operation is performed based on a change in intensity of a reflected wave.

3)アドレスに対応する情報の存在する空間の走査は、
ディスクの回転とヘッドの半径方向の機械的走査によっ
て行われる。
3) Scanning of the space where the information corresponding to the address exists,
This is performed by rotating the disk and mechanically scanning the head in the radial direction.

4)非可逆的な構造変化を伴う作用による記憶方法の場
合には、読み出し専用の記憶装置となるが、磁気的転移
などの作用を活用すると書換え可能な装置として利用で
きる。
4) In the case of a storage method based on an operation involving an irreversible structural change, the storage device is a read-only storage device, but can be used as a rewritable device by utilizing an operation such as magnetic transition.

<発明が解決しようとする課題> このような従来の光記憶装置は磁気記憶装置に比べ、
大容量,周辺回路の簡易化,非接触故で長寿命性など優
れた特徴を有している。しかしながら上記の通り情報の
アクセスには機械的操作を伴うため、極めて低速な動作
しか期待できない。すなわち従来の光記憶装置では2次
記憶媒体としては有効であるが、半導体のキャッシュメ
モリに代表されるような高速アクセスを要する記憶装置
としてはとうてい使用できるものではない。
<Problem to be Solved by the Invention> Such a conventional optical storage device is more
It has excellent features such as large capacity, simplified peripheral circuits, and long life due to non-contact. However, as described above, access to information involves a mechanical operation, so that only extremely slow operation can be expected. That is, the conventional optical storage device is effective as a secondary storage medium, but cannot be used as a storage device requiring high-speed access as represented by a semiconductor cache memory.

<発明の目的> 本発明は、従来の光記憶装置のような機械的走査を必
要としない、超高速アクセス可能な光記憶装置を実現す
ることを目的とする。特にコヒーレントな光の位相情報
を活用した構成をねらいとする。
<Object of the Invention> An object of the present invention is to realize an optical storage device that does not require mechanical scanning as in a conventional optical storage device and that can be accessed at an ultra-high speed. In particular, a configuration utilizing coherent light phase information is intended.

<課題を解決するための手段> 上記課題を解決する本発明の光記憶装置は、 a)情報を蓄積する媒体として光ファイバあるいは平面
光導波路などからなり、光パルスを伝搬せしめることが
可能な光導波路を用い、 b)前記光導波路内を伝搬する光パルスの一部を反射せ
しめることが可能な反射媒体、あるいは前記光パルスの
一部を透過波として取り出すタップを、複数個等間隔に
設け、 c)前記反射媒体間あるいはタップ間を伝搬する光の位
相速度を変化させ、あるいは実行的な導波路長を変化さ
せるなどの手段により前記反射媒体(タップ)間を伝搬
する光パルスの遅延時間(位相)を変化させる位相変化
手段を複数個設け、 d)さらに光パルス発生手段を有し、また反射方式の場
合には前記光導波路において反射されて戻る反射信号列
(光パルス)のみを分離する光パルス分離手段を有し、
タップを用いた透過方式の場合にはタップで取り出され
た光パルスを導く出力用光導波路を有し、 e)前記複数個の反射信号列(光パルス)、あるいはタ
ップから取り出された透過信号列(光パルス)中のパル
ス相互間の位相差を検出する情報検出手段を有する、 ことを特徴とする。
<Means for Solving the Problems> An optical storage device according to the present invention for solving the above-mentioned problems includes: a) an optical fiber or a planar optical waveguide as a medium for storing information and capable of propagating an optical pulse. B) a plurality of reflection media capable of reflecting a part of an optical pulse propagating in the optical waveguide or taps for extracting a part of the optical pulse as a transmitted wave are provided at equal intervals; c) The delay time of an optical pulse propagating between the reflective media (tap) by means such as changing the phase velocity of light propagating between the reflective media or taps, or changing the effective waveguide length ( A) a plurality of phase changing means for changing the phase), d) further comprising an optical pulse generating means, and in the case of a reflection type, a reflected signal reflected back from the optical waveguide. Has a light pulse separating means for separating the (light pulse) only,
In the case of a transmission system using a tap, the optical transmission system has an output optical waveguide for guiding an optical pulse extracted by the tap. E) The plurality of reflected signal sequences (optical pulses) or the transmitted signal sequence extracted from the tap. (Light pulse) having an information detecting means for detecting a phase difference between pulses.

<作用> 本発明の光記憶装置の基本動作は次のとおりである。<Operation> The basic operation of the optical storage device of the present invention is as follows.

イ)本発明装置では、反射媒体(あるいはタップ)間の
位相差の相対値を記憶情報とする。情報の書き込み動作
は、位相変化手段により複数個の反射媒体(あるいはタ
ップ)間においてそこを伝搬する光の相対遅延時間(位
相)を変化せしめることによって行われる。
B) In the device of the present invention, the relative value of the phase difference between the reflection media (or taps) is used as stored information. The operation of writing information is performed by changing the relative delay time (phase) of light propagating between a plurality of reflection media (or taps) by a phase changing means.

ロ)情報の読みだし動作は、光導波路にパルスを導入し
光導波路内を伝搬せしめ反射媒体において反射されて戻
ってくる反射信号列間の相対位相を(あるいはタップに
おいて取り出される透過信号列の相対位相を)検出する
ことによって行われる。
B) The operation of reading information is performed by introducing a pulse into the optical waveguide, causing the pulse to propagate through the optical waveguide, and determining the relative phase between the reflected signal trains reflected by the reflection medium and returning (or the relative phase of the transmitted signal train extracted at the tap). Phase).

上記より明らかなとおり、本発明装置は従来例のよう
な機械走査を行うような手段を必要とせず、情報の読み
出しアクセスは光信号が光導波路内に導入され伝搬し、
反射されて再伝搬後検出される時間、あるいは光導波路
を伝搬しタップで取り出される時間、すなわち導波路内
の光の伝搬遅延時間オーダーという極めて高速なものと
なる。
As is apparent from the above, the device of the present invention does not require a means for performing mechanical scanning as in the conventional example, and the information read access is performed by introducing and propagating an optical signal into the optical waveguide,
The time is extremely high, which is the time that is reflected and detected after re-propagation, or the time that the light propagates through the optical waveguide and is extracted by the tap, that is, the order of the propagation delay time of light in the waveguide.

以上述べた通り、本発明装置は構造・動作原理および
得られる特性共に従来の装置とは異なるものである。
As described above, the device of the present invention is different from the conventional device in both the structure, operation principle, and obtained characteristics.

なお、本発明と同様の装置構成のもとに単純に考えら
れる装置としては、反射またはタッピングされる信号の
個々のビットでの絶対的な位相を検出する方法がある。
しかし、この場合記憶容量を大きく取る場合、長大な光
導波路全体にわたって絶対的な位相差を保証する必要が
ある。このためには極めて安定なコヒーレントな光源を
要する。また温度変化・振動による光導波路の微少な伸
縮などがあると、光パルス入力端から離れたビット位置
では大きな位相変化となって現れ、容易に誤動作するこ
とになる。このため現状技術ではこのような装置は実現
性がない。
As a device that can be simply considered based on the same device configuration as that of the present invention, there is a method of detecting an absolute phase in each bit of a signal to be reflected or tapped.
However, in this case, when a large storage capacity is required, it is necessary to guarantee an absolute phase difference over the entire long optical waveguide. This requires a very stable coherent light source. Also, if there is a slight expansion and contraction of the optical waveguide due to a temperature change or vibration, a large phase change appears at a bit position far from the optical pulse input end, and a malfunction easily occurs. For this reason, such devices are not feasible in the state of the art.

本発明では隣接する信号の相対位相を比較することで
この問題点を解決したものである。すなわち本発明の構
成では多少の発振周波数の変動あるいはファイバの伸縮
に対しても隣接信号間では微少な位相変化ですむため安
定動作が補償されるのである。
In the present invention, this problem is solved by comparing the relative phases of adjacent signals. That is, in the configuration of the present invention, even a slight change in oscillation frequency or expansion and contraction of the fiber requires only a small phase change between adjacent signals, so that stable operation is compensated.

<実施例> 第1図は反射式の光記憶装置の一実施例を示す。図中
の符号で1は光パルス発生装置、2は情報蓄積領域であ
る光導波路、R0,R1,R2,…Rn(任意のものを「Ri」で
示す)は反射媒体、E1,E2,…En(任意のものを「Ei
で示す)は電極、Cは方向性結合器、Dは情報検出器、
Iはマッハツェンダ干渉計、t1,t2,…tn(任意のもの
を「ti」で示す)は各アドレスへの記憶信号の信号入力
端子である。そして電極と1対の反射媒体とこの1対の
反射媒体間にある光導波路により、図示はしないが位相
変化手段P1,P2,…Pn(任意のものを「Pi」で示す)が
構成される。
<Embodiment> FIG. 1 shows an embodiment of a reflection type optical storage device. In the figure, 1 is an optical pulse generator, 2 is an optical waveguide which is an information storage area, R 0 , R 1 , R 2 ,... R n (arbitrary ones are indicated by “R i ”) are reflection media, E 1 , E 2 , ... E n (arbitrary "E i "
) Is an electrode, C is a directional coupler, D is an information detector,
I is a Mach-Zehnder interferometer, and t 1 , t 2 ,..., T n (arbitrary ones are indicated by “t i ”) are signal input terminals of stored signals to each address. Then, although not shown, the phase change means P 1 , P 2 ,... P n (arbitrary ones are indicated by “P i ”) by the electrodes, the pair of reflection media, and the optical waveguides between the pair of reflection media. Is configured.

第1図から分かるとおり、本発明装置は等間隔に配列
された反射媒体Riおよび各反射媒体Ri間に位相変化手段
Piを配置した光導波路2を持ち、それに短光パルスを導
入するパルス発生器1を接続し、さらに前記光導波路2
には、反射信号(反射した光パルス)を分離出力する方
向性結合器Cを設置し、その出力信号を情報検出器Dに
導入するように接続した構造を持つ。
As can be seen from Figure 1, the apparatus of the present invention are arranged at equal intervals reflective medium R i and each reflective medium R i phase change means between
It has an optical waveguide 2 in which P i is arranged, and a pulse generator 1 for introducing a short optical pulse is connected thereto.
Has a structure in which a directional coupler C for separating and outputting a reflected signal (reflected light pulse) is installed, and the output signal is connected to an information detector D so as to be introduced.

光パルス発生装置1は、例えばモード同期型レーザ、
利得スイッチをもつ半導体レーザ、あるいは光ゲートを
用いた装置などのように、短光パルスを発生できるもの
であればどの様なものでもよく、特に限定するものでな
い。
The optical pulse generator 1 includes, for example, a mode-locked laser,
Any device that can generate a short optical pulse, such as a semiconductor laser having a gain switch or a device using an optical gate, may be used without any particular limitation.

光導波路2は、例えば光ファイバ、誘電体ガイド(平
面光導波路)などからなり、反射媒体Riを除く部分では
光パルス信号を歪なくかつ低損失に伝搬せしめることが
可能であればどの様なものでもよく、ここでは特に限定
するものではない。ただしここでは電界を印加する事に
よってその伝搬常数を制御できる誘電体あるいは半導体
の光導波路を想定して実施例を説明する。
Optical waveguide 2, for example an optical fiber made of a dielectric guide (planar optical waveguide), what kind of, as long as it can allowed to propagate light pulse signal to the distortion without and low loss at the portion except for the reflective medium R i May be used, and are not particularly limited here. However, here, the embodiment will be described assuming a dielectric or semiconductor optical waveguide whose propagation constant can be controlled by applying an electric field.

反射媒体Riは原理的に前記光導波路2において、物理
的構造上あるいは電気光学的特性上、他の部分と僅かに
異なるものであればよい。例えば光ファイバの場合では
機械的な接続点や、局所的に曲げなどによる応力がかか
った部分として実現することが可能である。またニオブ
酸リチウムにチタンを拡散して得られる誘電体光導波路
や半導体光導波路によるガイドの場合などでは、局所的
にガイドの寸法あるいは屈折率が変化された箇所として
実現すればよい。
In principle, the reflection medium R i may be any material as long as it is slightly different from other parts in the optical waveguide 2 in terms of physical structure or electro-optical characteristics. For example, in the case of an optical fiber, it can be realized as a mechanical connection point or a portion where stress such as bending is locally applied. In the case of a guide using a dielectric optical waveguide or a semiconductor optical waveguide obtained by diffusing titanium into lithium niobate, it may be realized as a portion where the size or refractive index of the guide is locally changed.

位相変化手段Piは光導波路2を伝搬する光信号の位相
を変化させ得るものであればどの様なものでも良い。例
えば光導波路2が圧電性の材料よりなる場合には電界を
印加すること、磁歪材料の場合には地場を印加する事に
より光導波路長を変えることによって実現可能である。
また電気光学効果のある光導波路2の場合には電界印加
に伴う屈折率変化により光の伝搬速度を変調する事によ
っても実現可能である。なお、書き込みの速度を問題と
しない場合には熱的な方法でもよい。
Phase change means P i may be any kind of long as it can change the phase of an optical signal propagating through the optical waveguide 2. For example, when the optical waveguide 2 is made of a piezoelectric material, it can be realized by applying an electric field, and in the case of a magnetostrictive material, by applying a ground to change the optical waveguide length.
In the case of the optical waveguide 2 having an electro-optic effect, it can also be realized by modulating the propagation speed of light by a change in the refractive index due to the application of an electric field. If the writing speed does not matter, a thermal method may be used.

情報検出器Dは反射されて戻ってきた隣接する光パル
ス間の相対的な位相差を検出できるものであればどの様
なものであっても良い。ここではマッハツェンダ形の干
渉計Iを用いる場合について実施例の説明を行う。
The information detector D may be of any type as long as it can detect the relative phase difference between adjacent light pulses that have been reflected back. Here, an embodiment will be described for a case where a Mach-Zehnder interferometer I is used.

メモリとしての動作は以下に示すとおりである。 The operation as a memory is as follows.

:書き込み動作: アドレスは位相変化手段Piのある場所すなわち反射媒
体Ri間の各区間の光導波路2に対応づけて考えれば良
く、各区間の光導波路2での光信号の相対的な位相差に
情報をもたせてメモリ動作を行う。情報の書き込みは、
入力端子t1,t2,…tnを介し信号を導入し、アドレスに
対応する各区間の位相変化手段Pi(かりにi番目のもの
とする)の電極Eiに電圧を印加して、そこを伝搬する光
信号の相対的な位相差に変化が生じるようにして記憶す
べき情報を付与することによって行う。
: Write Operation: Address may be considered to correspond to the optical waveguide 2 in each section between locations namely reflective medium R i of the phase changing means P i, the relative position of the optical signal in the optical waveguide 2 in each section The memory operation is performed by giving information to the phase difference. Writing information
A signal is introduced through the input terminals t 1 , t 2 ,... T n , and a voltage is applied to the electrode E i of the phase changing means P i (i.e., the i-th one) in each section corresponding to the address. This is performed by giving information to be stored such that a change occurs in the relative phase difference of the optical signal propagating therethrough.

この実施例では、情報の1″(または0″)に対応
し、その隣接ビット間の位相が代わるように、また情報
の0″(または1″)に対応し隣接ビット間の位相が同
一となるように電極Eiに電圧を印加する。例えば第2図
に示した通り、“1100101011…”なる情報を記憶するこ
とを想定すると、1ビット目の1″に対応し電極Eiに電
圧を印加、2ビット目が1″であることから位相変化を
起こさせるため電極E2には電圧を印加しない。3,4ビッ
ト目は0″であるから位相変化を起こさせないように電
極E2と同じ、すなわち電極E3,E4に電圧を印加しない。
5ビット目は1″であるから電極E5は電極E4の状態と違
う状態すなわち電圧印加により位相変化を起こさせる。
6ビット目は0″であるから電極E6は電極E5と同一すな
わち電圧印加というように位相変化手段の状態を決めれ
ば良い。
In this embodiment, the phase between adjacent bits corresponds to information 1 "(or 0"), and the phase between adjacent bits corresponds to the information 0 "(or 1"). so as to apply a voltage to the electrode E i. Since for example, as shown in Figure 2, assuming that stores "1100101011 ..." as information, "applying a corresponding voltage to the electrodes E i, the second bit is 1" 1 of 1 bit is no voltage is applied to the electrode E 2 for causing a phase change. 3,4 bit is 0 "because the same as the electrode E 2 so as not to cause a phase change, i.e. no voltage is applied to the electrode E 3, E 4.
5th bit 1 "electrode E 5 because it is the cause phase changes depending on the state or voltage application different from the state of the electrode E 4.
6 bit 0 "electrodes E 6 because it is may be determined the state of the phase change means so that the electrodes E 5 identical or voltage applied.

構造説明の項で記した通り光導波路2には例えば電気
光学効果がある。このため、この電界によって光信号の
光導波路2内での伝搬定数が変化し、その結果電界を印
加しない時と比べ反射媒体Ri間を伝搬する光信号の相対
的な位相量(遅延量)が変化する。素子の寸法電界の強
さ、光の波長を適当に選ぶことによりこの変化量がπ/2
となるように設定すると、区間iを通過した後反射され
て再度iを通って入射方向に戻る反射波は、電界の印加
によって丁度位相が反転することになる。一方、互いに
隣接する反射媒体Ri間の距離は等しく、電極Eiに電圧が
かかっていないときには、各区間を伝搬する光の位相変
化量は等しくなる。したがって、ある区間iおよびその
前の区間i−1に電圧が印加されていないときの反射媒
体RiとRi-1で反射された2つの光信号の間の位相差が2
πの整数倍に2nπなるように設定するものとすると(後
で説明するとおりこの仮定は必ずしも必要条件ではな
い)、いま区間iにのみ電圧印加を行うものとすると上
記の二つの反射波の間には2nπ+π(または2nπ−π;
符号はどちらもで良い。多くの情報量を蓄積する場合、
パルス位置のズレを解消する観点から、むしろ両方用い
ることが好ましい)の位相差が生じる。この位相差が書
き込み情報となる。上記動作が書き込みに対応する。
As described in the description of the structure, the optical waveguide 2 has, for example, an electro-optic effect. Therefore, the propagation constants in the optical waveguide within the second optical signal is changed by the electric field, the relative phase of the optical signal propagating between the reflective medium R i than when not applied the result field (delay amount) Changes. By appropriately selecting the intensity of the dimensional electric field of the element and the wavelength of light, this variation can be reduced to π / 2.
With this setting, the phase of the reflected wave that is reflected after passing through the section i and then returns again in the incident direction through i is inverted by the application of the electric field. Meanwhile, equal distance between the reflecting medium R i adjacent to each other, when no voltage is applied to the electrode E i, the phase change amount of the light propagating through each section is equal. Therefore, the phase difference between the two optical signals reflected by the reflection media R i and R i-1 when no voltage is applied to a certain interval i and the preceding interval i−1 is 2
Assuming that 2nπ is set to be an integral multiple of π (this assumption is not necessarily a necessary condition as described later), if it is assumed that voltage is applied only to section i, the distance between the two reflected waves Has 2nπ + π (or 2nπ−π;
The sign may be either. If you store a lot of information,
From the viewpoint of eliminating the deviation of the pulse position, it is rather preferable to use both of them). This phase difference becomes the write information. The above operation corresponds to writing.

:読み出し動作: 情報の読み出し動作は読み出しのタイミングにパルス
発生器1から光パルスを発生させる。前記光パルスは方
向性結合器Cを通過し光導波路2に伝搬し、反射媒体Ri
に達する。反射係数の小さな反射媒体Ri部では前記光パ
ルス信号のエネルギのほとんどはそのまま伝搬するが、
一部が反射され入力端に戻ることになる。この際、反射
媒体Riの構造や伝搬する光の姿勢によっては若干の波形
の乱れはあるが、入射光パルスはほとんどその形態を保
ったまま2つに分かれ一つはそのまま直進、もう一つは
逆方向に伝搬することになる。前方に進行する光パルス
は次々と反射媒体Riを通過し、各反射媒体Riで反射波を
発生する。その結果反射されて後退する波は反射媒体Ri
の間の位相変化手段の状態をそのまま反映した、すなわ
ち隣接する反射波間の相対位相差が情報として付与され
た、信号列となり方向性結合器Cにおいてその伝搬経路
が変えられ、情報検出器Dに導かれる。なお、情報検出
器Dはマッハツェンダ形の干渉計Iと所定のタイミング
に信号を切り出す回路よりなり、干渉計Iは2つのブラ
ンチb1とb2を通過する光の位相差が2nπとなるように
(すなわち各区間の電圧非印加時の反射波の位相差と等
しくなるように)設定されてなるものとする。この場
合、干渉計Iにおいては入射する反射波列は2つのブラ
ンチに分かれて伝搬し2πnの位相差すなわち隣接区間
同士の反射波で干渉することになる。従って出力端には
隣接反射波の位相差が2πnの場合(制御手段に電圧を
印加しない場合)には重畳され大きな振幅の光信号が、
位相差がπの奇数倍となるときには相殺されて光信号が
えられない。すなわち書き込み動作において位相変化手
段での電圧付与という形で書き込まれた記憶情報を、光
パルスの有無という形に変換できた。トリガパルスから
所定の時間遅れ、即ちτ0+nτ(ただしτ0;一定値、
n;整数、τ=2L/c、L;アドレス位置間隔、c;光の導波路
内伝搬速度)に光パルスが存在するか否かを検出するこ
とにより読みだし動作が行われたことになる。
: Read operation: In the information read operation, the pulse generator 1 generates an optical pulse at the read timing. The light pulse passes through the directional coupler C and propagates to the optical waveguide 2, and the reflection medium R i
Reach Although most of the energy of the optical pulse signal propagates as it is in the reflection medium R i having a small reflection coefficient,
Part is reflected and returns to the input end. At this time, depending on the structure of the reflection medium R i and the attitude of the propagating light, there is a slight disturbance of the waveform, but the incident light pulse is divided into two while almost maintaining its shape, one goes straight as it is, and the other Will propagate in the opposite direction. Light pulses traveling forward passes through the sequentially reflected medium R i, to generate the reflected wave in each reflector medium R i. As a result, the wave that is reflected and recedes is the reflection medium R i
, The propagation path is changed in the directional coupler C, and the information detector D is changed to a signal train in which the relative phase difference between adjacent reflected waves is reflected as information. Be guided. The information detector D consists of circuit for cutting out signals to the interferometer I and a predetermined timing of the Mach-Zehnder type interferometer I is such that the phase difference of light passing through the two branches b 1 and b 2 is 2nπ (That is, so as to be equal to the phase difference of the reflected wave in each section when no voltage is applied). In this case, in the interferometer I, the incident reflected wave train is split into two branches and propagates, and interferes with a phase difference of 2πn, that is, reflected waves between adjacent sections. Therefore, when the phase difference between adjacent reflected waves is 2πn (when no voltage is applied to the control means), an optical signal having a large amplitude superimposed on the output end is
When the phase difference is an odd multiple of π, the phase difference is canceled and no optical signal is obtained. That is, the stored information written in the form of applying a voltage by the phase changing means in the writing operation could be converted into the form of the presence or absence of an optical pulse. A predetermined time delay from the trigger pulse, that is, τ0 + nτ (where τ0 is a constant value,
n: integer, τ = 2L / c, L: address position interval, c: propagation speed of light in the waveguide), the reading operation is performed by detecting whether or not an optical pulse exists. .

この動作において読み出し時間は、ほぼ光パルスが入
力端から一番遠い反射媒体まで往復する時間となる。例
えば、入力信号パルスとしてフェムトセカンドパルスを
用いるものとし、位置間隔を10μm程度とすると、τ=
0.1ps程度にとることができる。記憶容量を1Kbとすると
アクセス時間は100psオーダという高速なものとなる。
In this operation, the read time is substantially the time required for the light pulse to reciprocate from the input end to the farthest reflective medium. For example, assuming that a femtosecond pulse is used as an input signal pulse and the position interval is about 10 μm, τ =
It can be about 0.1ps. If the storage capacity is 1Kb, the access time will be as fast as 100ps.

上記操作からわかるとおり本発明においては書き込み
信号と読み出し信号は同一ではなく、信号列がある場合
その変化点が検出されることを考慮し、予め入力パタン
を変形し読み出し時に当初の信号系列が得られるように
したのが上記の実施例である。しかしながら本発明はこ
のような方式に限定するものでなく、逆に信号列を制御
手段にそのまま印加し検出後に変換し、元のパタンを求
める方法をとることも可能である。さらに入力信号と出
力信号を変換すること無く用いる、すなわち信号の変化
点のみを検出する機能を有する回路として利用すること
も可能である。
As can be seen from the above operation, in the present invention, the write signal and the read signal are not the same, and in consideration of the fact that the change point is detected when there is a signal sequence, the input pattern is modified in advance to obtain the initial signal sequence at the time of read. This is the embodiment described above. However, the present invention is not limited to such a method. Conversely, it is also possible to apply a method in which a signal sequence is directly applied to the control means, converted after detection, and an original pattern is obtained. Further, it is possible to use the input signal and the output signal without conversion, that is, to use the input signal and the output signal as a circuit having a function of detecting only a change point of the signal.

なお説明の便宜上、上記実施例の隣接する反射媒体Ri
からの反射波の位相差は2πnとしたが必ずしもその必
要がなく干渉計のブランチ差と同一であれば良いことは
いうまでもない。
For convenience of explanation, the adjacent reflection media R i of the above embodiment are used.
The phase difference of the reflected wave from the light source is set to 2πn, but it is needless to say that the phase difference may be the same as the branch difference of the interferometer.

上記実施例では位相の0、πを情報に対応づけて記憶
装置を構成したが、位相制御手段に印加する電圧を連続
量とする事により、位相差を0からπまでのアナログ量
として対応づけることも可能である。この場合、アナロ
グメモリとして活用できる。
In the above embodiment, the storage device is configured by associating the phases 0 and π with the information. However, by making the voltage applied to the phase control means a continuous amount, the phase difference is associated as an analog amount from 0 to π. It is also possible. In this case, it can be used as an analog memory.

読み出しの際に信号検出は隣接するパルスの位相のみ
を比較する方法としたが、1ビット以上はなれた信号を
比較しても、あるいは複数個の信号の位相を比較しても
良い。
At the time of reading, the signal is detected by comparing only the phases of adjacent pulses. However, the signal detection may be performed by comparing signals separated by one bit or more, or by comparing the phases of a plurality of signals.

第3図は透過方式の本発明の光記憶装置の一実施例を
示す。図中の符号で1は光パルス発生装置、2は情報蓄
積領域である光導波路、T1,T2,…TN(任意のものを
「Ti」で示す)はタップ、3はタップからの出力用導波
路であり、その他第1図と同一記号で示したものは第1
図の実施例と同じである。
FIG. 3 shows an embodiment of an optical storage device of the present invention of a transmission type. In the figure, 1 is an optical pulse generator, 2 is an optical waveguide which is an information storage area, T 1 , T 2 ,... TN (arbitrary ones are indicated by “T i ”) are taps, and 3 is a tap. The output waveguides shown in FIG.
This is the same as the embodiment in the figure.

図から分かるとおり、本実施例は等間隔に配列された
タップTiおよび各タップ間に位相変化手段Piを配置した
光導波路2を持ち、それに短光パルスを導入する光パル
ス発生器1を接続し、各タップTiからの出力信号を情報
検出器Dに導入するように接続した構造を持つ。すなわ
ち第1図の実施例における信号の取り出し手段を反射で
はなくタップへの透過信号としたものである。
As can be seen from the figure, the present embodiment has an optical waveguide 2 in which taps T i are arranged at equal intervals and a phase changing means P i is arranged between each tap, and an optical pulse generator 1 for introducing a short optical pulse into the optical waveguide 2. connect, has a connection structure to introduce the output signals from each tap T i to information detector D. That is, the signal extracting means in the embodiment of FIG. 1 is not a reflection but a transmission signal to a tap.

タップTiは、前記光導波路2において伝搬する波動と
弱い結合を持つ光導波路によって構成すればよい。例え
ば光ファイバの場合、局所的な曲げなどによる応力がか
かった部分からもれだす光をタップ出力用光導波路3と
結合させて実現することが可能である。またニオブ酸リ
チウムにチタンを拡散してえられる誘電体導波路や半導
体のガイドの場合などでは、光導波路2にタップ用の光
導波路を隣接せしめ2つの光導波路の結合モードを利用
して実現すればよい。またタップの結合係数は特に限定
するものでないが記憶容量を大きくとる場合できるだけ
小さい方がよい。
The tap T i may be constituted by an optical waveguide having a weak coupling with a wave propagating in the optical waveguide 2. For example, in the case of an optical fiber, it can be realized by coupling the light leaking from a portion subjected to stress due to local bending or the like with the tap output optical waveguide 3. In the case of a dielectric waveguide or a semiconductor guide obtained by diffusing titanium into lithium niobate, an optical waveguide for tapping can be provided adjacent to the optical waveguide 2 to realize the coupling mode of the two optical waveguides. I just need. The coupling coefficient of the tap is not particularly limited, but is preferably as small as possible when a large storage capacity is required.

メモリとしては第一の実施例と比較すると、反射の代
わりに透過波を用いることから、信号のタイミング関係
が若干異なるもののその基本動作は全く同一である。す
なわち反射構造の場合には反射媒体間を往復するに要し
た時間がほぼ1ビットの長さに対応するのに対し、この
場合には光導波路2と光導波路3の1タップ区間の長さ
の差に対応する距離伝搬するのに要する時間がほぼ1ビ
ットの長さに対応する。読み出し時の信号列が反射波で
あるか透過波であるかの違いがあるが、これはメモリと
しての動作原理上差異とはならない。第一の実施例の反
射波を透過波と読みかえることとしここでは動作説明の
詳細は省略する。
Compared to the first embodiment, the memory uses a transmitted wave instead of reflection, so that the basic operation is exactly the same, although the signal timing relationship is slightly different. That is, in the case of the reflection structure, the time required to reciprocate between the reflection media corresponds to approximately one bit length, whereas in this case, the length of one tap section of the optical waveguide 2 and the optical waveguide 3 is equal to the length of one bit. The time required to propagate the distance corresponding to the difference corresponds to approximately one bit length. Although there is a difference between a signal train at the time of reading and a reflected wave or a transmitted wave, this is not a difference in the operation principle as a memory. The reflected wave in the first embodiment is regarded as a transmitted wave, and the detailed description of the operation is omitted here.

この実施例の場合読み出しの最大時間はほぼ光導波路
2を端まで伝搬する時間に対応する。したがってこの実
施例においても第1図の実施例と同様の高速読みだし動
作が可能となる。
In the case of this embodiment, the maximum read time substantially corresponds to the time required to propagate through the optical waveguide 2 to the end. Therefore, also in this embodiment, the same high-speed reading operation as in the embodiment of FIG. 1 can be performed.

なお、透過形においても第一の実施例で述べたのと同
様の変更が可能なことは言うまでもない。
It goes without saying that the same change as described in the first embodiment can be made in the transmission type.

<発明の効果> 以上説明したように本発明装置によると、従来例のよ
うな機械的な走査を必要とせず光の伝搬速度に従うきわ
めて高速なアクセスが可能な光記憶装置の実現が可能と
なる。
<Effect of the Invention> As described above, according to the device of the present invention, it is possible to realize an optical storage device that does not require mechanical scanning as in the conventional example and can perform extremely high-speed access according to the light propagation speed. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の第1の実施例に係る光記憶装置を示す
構成図、 第2図は第1の実施例の記憶状態の一例を示す説明図、 第3図は本発明の第2の実施例に係る光記憶装置を示す
構成図である。 図面中、 1は光パルス発生装置、2は光導波路、R1,R2,…Rn
反射媒体、P1,P2,…Pnは位相変化手段、E1,E2,…En
は電極、Cは方向性結合器、Dは情報検出器、t1,t2
…tnは信号入力端子、T1,T2,…Tnはタップである。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an optical storage device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a storage state of the first embodiment, and FIG. FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an optical storage device according to an example of the present invention. In the drawing, 1 is an optical pulse generator, 2 is an optical waveguide, R 1 , R 2 ,... R n are reflection media, P 1 , P 2 ,... P n are phase changing means, E 1 , E 2 ,. n
Is an electrode, C is a directional coupler, D is an information detector, t 1 , t 2 ,
... t n is the signal input terminal, T 1, T 2, ... T n is tapped.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11C 13/04 G11C 11/42 G02F 3/02 G11C 19/30 G11C 21/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G11C 13/04 G11C 11/42 G02F 3/02 G11C 19/30 G11C 21/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光パルスを伝搬する光導波路と、 光導波路の一端に光パルスを入射する光パルス発生手段
と、 光パルスの伝搬方向に沿い間隔をとって光導波路に備え
られており、光導波路内を伝搬する光パルスの一部を反
射する複数個の反射媒体と、 各反射媒体相互間における光導波路中を伝搬する光パル
スの位相を変化させる複数個の位相変化手段と、 各反射媒体により反射されて光パルス発生手段の方向に
戻ってきた光パルスを分離して取り出す光パルス分離手
段と、 各反射媒体で反射されて光パルス分離手段で取り出され
た各光パルス相互間の位相差を情報として検出する情報
検出手段と、 を有することを特徴とする光記憶装置。
An optical waveguide for propagating an optical pulse; an optical pulse generating means for inputting an optical pulse to one end of the optical waveguide; and an optical waveguide provided at intervals along a propagation direction of the optical pulse. A plurality of reflection media for reflecting a part of an optical pulse propagating in a wave path; a plurality of phase changing means for changing a phase of an optical pulse propagating in the optical waveguide between the respective reflection media; Optical pulse separating means for separating and extracting the optical pulse reflected by the optical pulse and returning to the direction of the optical pulse generating means, and a phase difference between each optical pulse reflected by each reflecting medium and extracted by the optical pulse separating means. An optical storage device, comprising: information detection means for detecting information as information.
【請求項2】光パルスを伝搬する光導波路と、 光導波路の一端に光パルスを入射する光パルス発生手段
と、 光パルスの伝搬方向に沿い間隔をとって光導波路に備え
られており、光導波路内を伝搬する光パルスの一部を取
り出す複数個のタップと、 各タップ相互間における光導波路中を伝搬する光パルス
の位相を変化させる複数個の位相変化手段と、 各タップから取り出された光パルスを導びく出力用光導
波路と、 各タップで取り出されて出力用光導波路を通して送られ
てきた各光パルス相互間の位相差を情報として検出する
情報検出手段と、 を有することを特徴とする光記憶装置。
An optical waveguide for propagating an optical pulse; an optical pulse generating means for inputting the optical pulse to one end of the optical waveguide; and an optical waveguide provided at intervals along a propagation direction of the optical pulse. A plurality of taps for extracting a part of the optical pulse propagating in the wave path; a plurality of phase changing means for changing the phase of the optical pulse propagating in the optical waveguide between each tap; and a plurality of taps extracted from each tap. An output optical waveguide for guiding an optical pulse, and information detecting means for detecting a phase difference between each optical pulse taken out at each tap and sent through the output optical waveguide as information, and Optical storage device.
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